CN103427478B - 一种电源交叉供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电源交叉供电系统，其中：第一功率单元与第二功率单元相邻；第一隔离降压电源电路与第一功率单元和第一功率单元控制电路相连；第一隔离降压电源电路还通过开关单元与第二功率单元控制电路相连；第二隔离降压电源电路与第二功率单元和第二功率单元控制电路相连；第二隔离降压电源电路的输出端还通过开关单元与第一功率单元控制电路相连；电压检测单元分别与第一隔离降压电源电路、第二隔离降压电源电路和开关单元相连。本发明能够实现供电电源根据电路需要，选择本功率单元供电或相邻功率单元供电。

Description

一种电源交叉供电系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种电源交叉供电系统。

背景技术

现有的高压变频器、SVG等高压大功率设备，大部分采用的是多个功率单元串联的方式，每个功率单元都由是单个H桥组成。采用功率单元串联运行的设备，大部分应用在3KV～35KV的中、高压场合，这就使得其中的功率单元控制电源供电困难。如果从功率单元外部供电，隔离变压器需要解决高耐压和低局放的问题使得供电电源成本增高。因此需要寻找一种高可靠、低成本的链节控制电源供电方案。

现有的功率单元大多采用在本功率单元直流侧电容取电的模式对功率单元内部的控制芯片进行供电，但是当功率单元出现故障或单元旁路的时候，功率单元直流侧电容无法接收网侧电能，其电压降逐渐降低直至无法对控制芯片进行供电。无论对设备冗余的需求，还是功率单元旁路时的供电需求，都需要另外一路备用电源，以便在设备出现故障或功率单元旁路时候供其正常工作。

高压变频器、SVG等高压大功率设备的电源供电方案目前主要有两类：第一类是交流侧取电供电方案，将相邻功率单元的交流输出通过变压器后，交给直流稳压电源后供给控制板进行供电；第二类是，取电隔离降压电源的输入端与功率单元的直流母线正负相连，取电隔离降压电源的输出端通过二极管与二次隔离电源的输入端相连接，二次隔离电源输出端通过二极管与单元控制电路的输入端相连接，相邻两个或三个单元取电隔离降压电源经过二极管并联，并联后公共点和各备用连接的二次隔离电源输入相连。

上述现有的技术应用与单元控制供电，存在以下缺点：第一类方案中，由于交流侧为基波50Hz，谐波成分很大，故该取电变压器存在发热量大和体积较大的问题，同时成本较高。第二类方案中，是两个或三个功率单元在一次电源隔离侧并联。由于一次电源并不能完全一致，这就可能导致在单元正常工作时，其中一个电源给另外两个或三个二次侧电源供电，其他单元的一次电源板输出无效，这种供电状态并不可控。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电源交叉供电系统，能够实现供电电源根据电路需要，选择本功率单元供电或相邻功率单元供电。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电源交叉供电系统，包括：第一功率单元、第二功率单元、第一隔离降压电源电路、第二隔离降压电源电路、开关单元、电压检测单元、第一功率单元控制电路和第二功率单元控制电路；其中：

所述第一功率单元与所述第二功率单元相邻；

所述第一隔离降压电源电路的输入端与所述第一功率单元的直流正负输出端相连，输出端与所述第一功率单元控制电路相连；

所述第一隔离降压电源电路的输出端还通过所述开关单元与所述第二功率单元控制电路相连；

所述第二隔离降压电源电路的输入端与所述第二功率单元的直流正负输出端相连，输出端与所述第二功率单元控制电路相连；

所述第二隔离降压电源电路的输出端还通过所述开关单元与所述第一功率单元控制电路相连；

所述电压检测单元分别与所述第一隔离降压电源电路、第二隔离降压电源电路和开关单元相连。

优选地，所述开关单元包括：第一开关和第二开关；其中：

所述第一隔离降压电源电路的输出端通过所述第二开关与所述第二功率单元控制电路相连；

所述第二隔离降压电源电路的输出端通过所述第一开关与所述第一功率单元控制电路相连；

所述第一开关和第二开关与所述电压检测单元相连。

优选地，所述电压检测单元包括：第一电压检测电路和第二电压检测电路；其中：

所述第一电压检测电路分别与所述第二隔离降压电源电路和第一开关相连；

所述第二电压检测电路分别与所述第一隔离降压电源电路和第二开关相连。

优选地，所述第一隔离降压电源电路包括：将所述第一功率单元输出的直流电压进行稳压和降压的第一稳压降压模块。

优选地，所述第二隔离降压电源电路包括：将所述第二功率单元输出的直流电压进行稳压和降压的第二稳压降压模块。

优选地，所述第一功率单元控制电路包括：对所述第一隔离降压电源电路或第二隔离降压电源电路输出的直流电压进行隔离的第一隔离电源。

优选地，所述第二功率单元控制电路包括：对所述第二隔离降压电源电路或第一隔离降压电源电路输出的直流电压进行隔离的第二隔离电源。

优选地，所述第一电压检测电路包括：第一电压检测单元和第一控制单元；其中：

所述第一电压检测单元检测所述第二隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第一控制单元；

所述第一控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第二隔离降压电路无输出电压时，生成控制所述第二开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第二隔离降压电路有输出电压时，生成控制所述第二开关保持断开状态的控制信号。

优选地，所述第二电压检测电路包括：第二电压检测单元和第二控制单元；其中：

所述第二电压检测单元检测所述第一隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第二控制单元；

所述第二控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第一隔离降压电路无输出电压时，生成控制所述第一开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第一隔离降压电路有输出电压时，生成控制所述第一开关保持断开状态的控制信号。

从上述的技术方案可以看出，本发明公开的一种电源交叉供电系统，通过电压检测单元对第一隔离降压电源电路和第二隔离降压电源电路进行输出电压检测，当第二隔离降压电源电路没有输出电压时，电压检测单元控制与其连接的开关单元吸合，从而实现了当第二隔离降压电源电路没有输出电压时，通过第一隔离降压电源电路向第二功率单元控制电路输出电压，保证了第二功率单元控制电路能够正常工作；同理，当第一隔离降压电源电路没有输出电压时，电压检测单元控制与其连接的开关单元吸合，从而实现了当第一隔离降压电源电路没有输出电压时，通过第二隔离降压电源电路向第一功率单元控制电路输出电压，保证了第一功率单元控制电路能够正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种电源交叉供电系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例公开的一种电源交叉供电系统的结构示意图；

图3为本发明公开的第一隔离降压电源电路的结构示意图；

图4为本发明公开的第二隔离降压电源电路的结构示意图；

图5为本发明公开的第一功率单元控制电路的结构示意图；

图6为本发明公开的第二功率单元控制电路的结构示意图；

图7为本发明公开的第一电压检测电路的结构示意图；

图8为本发明公开的第二电压检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种电源交叉供电系统，能够实现供电电源根据电路需要，选择本功率单元供电或相邻功率单元供电。

如图1所述，为本发明公开的一种电源交叉供电系统，包括：第一功率单元101、第二功率单元102、第一隔离降压电源电路103、第二隔离降压电源电路104、开关单元105、电压检测单元106、第一功率单元控制电路107和第二功率单元控制电路108；其中：

第一功率单元101与第二功率单元102相邻；

第一隔离降压电源电路103的输入端与第一功率单元101的直流正负输出端相连，输出端与第一功率单元控制电路107相连；

第一隔离降压电源电路103的输出端还通过开关单元105与第二功率单元控制电路108相连；

第二隔离降压电源电路104的输入端与第二功率单元102的直流正负输出端相连，输出端与第二功率单元控制电路108相连；

第二隔离降压电源电路104的输出端还通过开关单元105与第一功率单元控制电路107相连；

电压检测单元106分别与第一隔离降压电源电路103、第二隔离降压电源电路104和开关单元105相连。

上述实施例的工作原理为：当第一功率单元101和第二功率单元102均工作正常时，电压检测单元106检测到第一隔离降压电源电路103和第二隔离降压电源电路104均有输出电压，电压检测单元106控制开关单元105保持断开状态；此时，第一功率单元控制电路107只与第一隔离降压电源电路103连接，第二功率单元控制电路108只与第二隔离降压电源电路104连接；第一隔离降压电源电路103将第一功率单元101输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第一功率单元控制电路107，第一功率单元控制电路107将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；第二隔离降压电源电路104将第二功率单元102输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第二功率单元控制电路108，第二功率单元控制电路108将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。

当第一功率单元101不能正常工作，第二功率单元102能正常工作时，此时电压检测单元106检测到第一隔离降压电源电路103无输出电压，第二隔离降压电源电路104有输出电压，电压检测单元106通过控制开关单元105使第一功率单元控制电路107与第二隔离降压电源电路104通过开关单元105连接，第二功率单元控制电路108与第二隔离降压电源电路104连接；此时，第二隔离降压电源电路104将第二功率单元102输出的直流电压进行稳压和降压后分别输出至与其连接的第一功率单元控制电路107和第二功率单元控制电路108，第一功率单元控制电路107将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；第二功率单元控制电路108将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。

当第一功率单元101能正常工作，第二功率单元102不能正常工作时，此时电压检测单元106检测到第一隔离降压电源电路103有输出电压，第二隔离降压电源电路104无输出电压，电压检测单元106通过控制开关单元105使第二功率单元控制电路108与第一隔离降压电源电路103通过开关单元105连接，第一功率单元控制电路107与第一隔离降压电源电路103连接；此时，第一隔离降压电源电路103将第一功率单元101输出的直流电压进行稳压和降压后分别输出至与其连接的第一功率单元控制电路107和第二功率单元控制电路108，第一功率单元控制电路107将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；第二功率单元控制电路108将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。

综上所述，上述实施例公开的电压检测单元能够对与其相邻的隔离降压电源电路的输出电压进行检测，当检测到与其相邻的隔离降压电源电路无电压输出时，通过控制开关单元，能够实现给相邻的功率单元控制电路供电。因此，提高了系统的稳定性。

本发明的另一实施例还公开了一种电源交叉供电系统，如图2所示，包括：第一功率单元201、第二功率单元202、第一隔离降压电源电路203、第二隔离降压电源电路204、第一开关205、第二开关206、第一电压检测电路207、第二电压检测电路208、第一功率单元控制电路209和第二功率单元控制电路210；其中：

第一功率单元201与第二功率单元202相邻；

第一隔离降压电源电路203的输入端与第一功率单元201的直流正负输出端相连，输出端与第一功率单元控制电路209相连；

第一隔离降压电源电路203的输出端还通过第二开关206与第二功率单元控制电路210相连；

第二电压检测电路208分别与第一隔离降压电源电路203和第二开关206相连；

第二隔离降压电源电路204的输入端与第二功率单元202的直流正负输出端相连，输出端与第二功率单元控制电路210相连；

第二隔离降压电源电路204的输出端还通过第一开关205与第一功率单元控制电路209相连；

第一电压检测电路207分别与第二隔离降压电源电路204和第一开关205相连。

上述实施例的工作原理为：当第一功率单元201和第二功率单元202均工作正常时，第一电压检测电路207检测到第二隔离降压电源电路204有输出电压，第一电压检测电路207控制第一开关205保持断开状态；第二电压检测电路208检测到第一隔离降压电源电路203有输出电压，第二电压检测电路208控制第二开关206保持断开状态；此时，第一功率单元控制电路209只与第一隔离降压电源电路203连接，第二功率单元控制电路210只与第二隔离降压电源电路204连接；第一隔离降压电源电路203将第一功率单元201输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第一功率单元控制电路209，第一功率单元控制电路209将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；第二隔离降压电源电路204将第二功率单元202输出的直流电压进行稳压和降压后输出至与其连接的第二功率单元控制电路210，第二功率单元控制电路210将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。

当第一功率单元201不能正常工作，第二功率单元202能正常工作时，此时第一电压检测电路207检测到第二隔离降压电源电路204有输出电压，第一电压检测电路207控制第一开关205保持断开状态，第二电压检测电路208检测到第一隔离降压电源电路203无输出电压，第二电压检测电路208控制第二开关206吸合；此时第一功率单元控制电路209与第二隔离降压电源电路204通过第二开关206连接，第二功率单元控制电路210与第二隔离降压电源电路204连接；第二隔离降压电源电路204将第二功率单元202输出的直流电压进行稳压和降压后分别输出至与其连接的第一功率单元控制电路209和第二功率单元控制电路210，第一功率单元控制电路209将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；第二功率单元控制电路210将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。

当第一功率单元201能正常工作，第二功率单元202不能正常工作时，此时第二电压检测电路208检测到第一隔离降压电源电路203有输出电压，第二电压检测电路208控制第二开关206保持断开状态，第一电压检测电路207检测到第二隔离降压电源电路204无输出电压，第一电压检测电路207控制第一开关205吸合；此时第二功率单元控制电路210与第一隔离降压电源电路203通过第一开关205连接，第一功率单元控制电路209与第一隔离降压电源电路203连接；第一隔离降压电源电路203将第一功率单元201输出的直流电压进行稳压和降压后分别输出至与其连接的第一功率单元控制电路209和第二功率单元控制电路210，第一功率单元控制电路209将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源；第二功率单元控制电路210将接收到的电压输出至与其对应的控制芯片，给控制芯片提供电源。

综上所述，上述实施例公开的电压检测电路能够对与其相邻的隔离降压电源电路的输出电压进行检测，当检测到与其相邻的隔离降压电源电路无电压输出时，通过控制开关吸合，给相邻的功率单元控制电路供电。因此，提高了系统的稳定性。

具体的，如图3所示，第一隔离降压电源电路31包括：将第一功率单元输出的直流电压进行稳压和降压的第一稳压降压模块311。

具体的，如图4所示，第二隔离降压电源电路41包括：将第二功率单元输出的直流电压进行稳压和降压的第二稳压降压模块411。

具体的，如图5所示，第一功率单元控制电路51包括：对第一隔离降压电源电路或第二隔离降压电源电路输出的直流电压进行隔离的第一隔离电源511。

具体的，如图6所示，第二功率单元控制电路61包括：对第二隔离降压电源电路或第一隔离降压电源电路输出的直流电压进行隔离的第二隔离电源611。

具体的，如图7所示，第一电压检测电路71包括：第一电压检测单元711和第一控制单元712；其中：

第一电压检测单元711检测第二隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第一控制单元712；

第一控制单元712接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第二隔离降压电路无输出电压时，生成控制所述第一开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第二隔离降压电路有输出电压时，生成控制第一开关保持断开状态的控制信号。

具体的，如图8所示，第二电压检测电路81包括：第二电压检测单元811和第二控制单元812；其中：

第二电压检测单元811检测第一隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第二控制单元812；

第二控制单元812接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第一隔离降压电路无输出电压时，生成控制第二开关吸合的控制信号；当所述检测结果为第一隔离降压电路有输出电压时，生成控制第二开关保持断开状态的控制信号。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种电源交叉供电系统，其特征在于，包括：第一功率单元、第二功率单元、第一隔离降压电源电路、第二隔离降压电源电路、开关单元、电压检测单元、第一功率单元控制电路和第二功率单元控制电路；所述电源交叉供电系统用于当所述第一功率单元和第二功率单元中有一个功率单元不能正常工作时，另一个能正常工作的功率单元输出直流电压并经过相对应的隔离降压电源电路之后向所述不能正常工作的功率单元的功率单元控制电路供电，其中：

所述第一功率单元与所述第二功率单元相邻；

所述第一隔离降压电源电路的输入端与所述第一功率单元的直流正负输出端相连，所述第一隔离降压电源电路的输出端与所述第一功率单元控制电路相连；

所述第一隔离降压电源电路的输出端还通过所述开关单元与所述第二功率单元控制电路相连；

所述第二隔离降压电源电路的输入端与所述第二功率单元的直流正负输出端相连，所述第二隔离降压电源电路的输出端与所述第二功率单元控制电路相连；

所述第二隔离降压电源电路的输出端还通过所述开关单元与所述第一功率单元控制电路相连；

所述电压检测单元分别与所述第一隔离降压电源电路的输出端、第二隔离降压电源电路的输出端和开关单元相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关单元包括：第一开关和第二开关；其中：

所述第一隔离降压电源电路的输出端通过所述第二开关与所述第二功率单元控制电路相连；

所述第二隔离降压电源电路的输出端通过所述第一开关与所述第一功率单元控制电路相连；

所述第一开关和第二开关与所述电压检测单元相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电压检测单元包括：第一电压检测电路和第二电压检测电路；其中：

所述第一电压检测电路分别与所述第二隔离降压电源电路的输出端和第一开关相连；

所述第二电压检测电路分别与所述第一隔离降压电源电路的输出端和第二开关相连。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一隔离降压电源电路包括：将所述第一功率单元输出的直流电压进行稳压和降压的第一稳压降压模块。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二隔离降压电源电路包括：将所述第二功率单元输出的直流电压进行稳压和降压的第二稳压降压模块。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一功率单元控制电路包括：对所述第一隔离降压电源电路或第二隔离降压电源电路输出的直流电压进行隔离的第一隔离电源。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二功率单元控制电路包括：对所述第二隔离降压电源电路或第一隔离降压电源电路输出的直流电压进行隔离的第二隔离电源。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一电压检测电路包括：第一电压检测单元和第一控制单元；其中：

所述第一电压检测单元检测所述第二隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第一控制单元；

所述第一控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第二隔离降压电路无输出电压时，生成控制所述第一开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第二隔离降压电路有输出电压时，生成控制所述第一开关保持断开状态的控制信号。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二电压检测电路包括：第二电压检测单元和第二控制单元；其中：

所述第二电压检测单元检测所述第一隔离降压电源电路是否有输出电压，并将检测结果发送至与其连接的第二控制单元；

所述第二控制单元接收所述检测结果，当所述检测结果为所述第一隔离降压电路无输出电压时，生成控制所述第二开关吸合的控制信号；当所述检测结果为所述第一隔离降压电路有输出电压时，生成控制所述第二开关保持断开状态的控制信号。